特許 6372969 電流センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6372969

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】電流センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/20 20060101AFI20180806BHJP

【ＦＩ】

   G01R15/20

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-264524(P2012-264524)

(22)【出願日】2012年12月3日

(65)【公開番号】特開2014-109518(P2014-109518A)

(43)【公開日】2014年6月12日

【審査請求日】2015年9月29日

【審判番号】不服2017-9267(P2017-9267/J1)

【審判請求日】2017年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂本 彬宜

(72)【発明者】

【氏名】橋尾 真一

(72)【発明者】

【氏名】彭 詩迪

【合議体】

【審判長】 中塚 直樹

【審判官】 清水 稔

【審判官】 須原 宏光

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１５４８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 スイス国特許出願公開第７０５０２７（ＣＨ，Ａ３）

【文献】 特開平９−３０４４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−８０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G01R 15/20

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、
前記ハウジング内に配置される互いに平行に延在する複数の電流路と、
前記電流路から放射される磁気を検出する、前記電流路毎に１つだけ配置された磁気検出素子と、
前記電流路を周回するよう配置されるコア部と、前記コア部の一部を切り欠くことで形成されて前記磁気検出素子が配置されるギャップ部と、を有する、前記電流路毎に配置された磁気シールドコアと、
を備え、
各前記電流路は、前記電流路の延在方向に直交する上下方向の寸法が前記延在方向及び前記上下方向に直交する幅方向の寸法より小さい平板状の形状を有し、
各前記コア部は、前記上下方向に延びる一対の側壁と、前記幅方向に延びる上壁及び下壁と、からなり上下方向の寸法が幅方向の寸法より小さい矩形状を有し、
各前記ギャップ部は、前記コア部の前記上壁における前記幅方向の中央部に形成され、
各前記磁気検出素子は、前記ギャップ部に臨むと共に前記幅方向に対向する前記上壁の一対の端面の間の空間を遮るように配置され、
前記磁気シールドコアとして、第１の磁気シールドコアと、該第１の磁気シールドコアに隣り合うように配置される第２の磁気シールドコアと、を有し、
前記第１の磁気シールドコアと前記第２の磁気シールドコアの少なくとも一方は、前記コア部の前記上壁の前記幅方向の両端部における前記電流路の延在方向の全域から上側に向けて互いに平行に立ち上がる一対のシールド部を有し、前記一対のシールド部のうちの一方が、前記第１の磁気シールドコアの前記コア部が周回する第１の電流路と前記第２の磁気シールドコアの前記コア部が周回する前記第１の電流路に隣り合う第２の電流路との間に配置される、
ことを特徴とする電流センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流路に流れる電流を測定する際に用いられる電流センサ及びその電流センサを製造する製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載されたバッテリの電流やモータへ供給する電流を測定するために、ホール素子等の磁気検出素子と磁気シールドコアとを備え、バスバなどの電流路から放射される磁気を検出して電流路に流れる電流を測定する電流センサが用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２２３８６８号公報

【特許文献2】特開２０１０−２２７７号公報

【特許文献3】特許第４５１５８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、電気自動車等の普及に伴い、バスバなどの電流路には、大電流（例えば６００Ａ）を流すことが検討されている。

【0005】

しかし、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、電流路６００を周回する磁気シールドコア５００を用いて磁気検出素子４００で磁気を検出する構造の電流センサによって、大電流が流される電流路６００の電流を測定しようとすると、例えば、電流センサが測定する電流値が実際の電流値よりも小さくなり、電流センサが測定する電流値と実際の電流値との関係が線形性を保てないことがある。これは、電流路６００から放射される磁束を磁気シールドコア５００が十分にギャップ部５１０に収束させきれていない、いわゆる、コア部の磁気飽和の状態が発生しているためである。

【0006】

このコア部の磁気飽和に対する対策として、次の２つが考えられる。
（１）コア部の幅を大きくしてギャップ部において対向するコア部端面の面積を大きくし、コア部が収束する磁束密度（単位面積当たりの磁束）を低下させる。
（２）コア部のギャップ部を大きくしてギャップ部において対向する２つのコア部端面の間隔を大きくし、ギャップ部における抵抗を大きくすることで、コア部が収束する磁束密度を低下させる。

【0007】

しかし、上記（１）の対策では、磁気シールドコアが大型化する、という課題があり、また、上記（２）の対策では、外部から電流センサへ飛来する、検出対象外の磁界ノイズの影響を受け易くなる、という課題がある。

【0008】

このような課題に対し、図１１に示すように、コ字状に形成した磁気シールドコア５００を備える電流センサがある。この電流センサでは、電流路６００を流れる電流が電流路６００であるバスバの幅方向の両側に集中する。すると、磁気検出素子４００が検出する磁束は、電流路６００の両側を流れる電流が発生源となって放射されたものが支配的になるが、その発生源と磁気検出素子４００との距離が離れると、その発生源から放射される磁界と、磁気検出素子４００に到達した磁界とに位相差が生まれる。このため、磁気検出素子４００が検出する磁束は、電流路６００を流れる電流に対して遅延し、よって、この電流センサでは応答性が低くなってしまう。

【0009】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コア部の磁気飽和を抑制するためにコア部の大型化または磁界ノイズの引き込みを誘因することなく、高速応答性を実現する電流センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前述した目的を達成するために、本発明に係る電流センサは、下記（１）を特徴としている。
（１） ハウジングと、
前記ハウジング内に配置される互いに平行に延在する複数の電流路と、
前記電流路から放射される磁気を検出する、前記電流路毎に１つだけ配置された磁気検出素子と、
前記電流路を周回するよう配置されるコア部と、前記コア部の一部を切り欠くことで形成されて前記磁気検出素子が配置されるギャップ部と、を有する、前記電流路毎に配置された磁気シールドコアと、
を備え、
各前記電流路は、前記電流路の延在方向に直交する上下方向の寸法が前記延在方向及び前記上下方向に直交する幅方向の寸法より小さい平板状の形状を有し、
各前記コア部は、前記上下方向に延びる一対の側壁と、前記幅方向に延びる上壁及び下壁と、からなり上下方向の寸法が幅方向の寸法より小さい矩形状を有し、
各前記ギャップ部は、前記コア部の前記上壁における前記幅方向の中央部に形成され、
各前記磁気検出素子は、前記ギャップ部に臨むと共に前記幅方向に対向する前記上壁の一対の端面の間の空間を遮るように配置され、
前記磁気シールドコアとして、第１の磁気シールドコアと、該第１の磁気シールドコアに隣り合うように配置される第２の磁気シールドコアと、を有し、
前記第１の磁気シールドコアと前記第２の磁気シールドコアの少なくとも一方は、前記コア部の前記上壁の前記幅方向の両端部における前記電流路の延在方向の全域から上側に向けて互いに平行に立ち上がる一対のシールド部を有し、前記一対のシールド部のうちの一方が、前記第１の磁気シールドコアの前記コア部が周回する第１の電流路と前記第２の磁気シールドコアの前記コア部が周回する前記第１の電流路に隣り合う第２の電流路との間に配置される、
こと。

【0011】

上記（１）の構成の電流センサでは、磁気シールドコアのコア部にシールド部を設けている。これにより、ギャップ部の間隔を拡大することによってコア部の磁気飽和の影響を抑制しても外部からの磁界ノイズの影響を受けにくく、また、電流路がコア部によって周回され、電流路を流れる電流が電流路の断面に均一に分布するため、応答性の低下を招くこともない。
つまり、コア部の磁気飽和を抑制するためにコア部の大型化または磁界ノイズの引き込みを誘因することなく、高速応答性を実現することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、コア部の磁気飽和を抑制するためにコア部の大型化または磁界ノイズの引き込みを誘因することなく、高速応答性を実現する電流センサを提供できる。

【0015】

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、第１実施形態に係る電流センサを示す分解斜視図である。

【図2】図２は、図１における電流センサの組み付け途中の斜視図である。

【図3】図３は、電流センサの磁気シールドコアの斜視図である。

【図4】図４は、電流センサの磁気シールドコアの正面図である。

【図5】図５は、シールド部の長さ寸法と外部磁界減衰率との関係を示すグラフである。

【図6】図６は、電流路に３００Ａ及び６００Ａの電流を流した際のギャップ部の間隔と発生磁界（磁束密度）との関係を示すグラフ図である。

【図7】図７は、異なる間隔のギャップ部を備えた磁気シールドコアを示す図であって、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、それぞれ磁気シールドコアの正面図である。

【図8】図８は、第２実施形態に係る電流センサの磁気シールドコアの正面図である。

【図9】図９は、コア部の最厚み部分の厚み毎の電流量と磁束密度との関係を示すグラフである。

【図10】図１０は、電流路を周回する磁気シールドコアを示す図であって、図１０（ａ）は斜視図、図１０（ｂ）は正面図である。

【図11】図１１は、コ字状の磁気シールドコアを示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0018】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る電流センサについて説明する。

【0019】

図１は、第１実施形態に係る電流センサを示す分解斜視図、図２は、図１における電流センサの組み付け途中の斜視図、図３は、電流センサの磁気シールドコアの斜視図、図４は、電流センサの磁気シールドコアの正面図である。

【0020】

図１及び図２に示すように、電流センサ１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０に収納される基板３０と、基板３０に実装される磁気検出素子４０と、ハウジング２０に収納される磁気シールドコア５０と、から成り、磁気検出素子４０と磁気シールドコア５０との間に電流路６０を配置して、電流路６０に流れる電流を検出する。電流センサ１０は、例えば、電気自動車やハイブリッドカーの三相交流のモータ駆動電流や三相交流の経路に接続されるコネクタ電流を測定する。

【0021】

ハウジング２０は、略箱状を成し、絶縁性の合成樹脂等から成形される。ハウジング２０に基板３０と磁気シールドコア５０を開口側から所定の位置に収納保持し、カバー２１を開口側に係合固定させて電流センサ１０が完成する。ハウジング２０とカバー２１には、それぞれ複数の貫通孔２２が設けられ、貫通孔２２に電流路６０を挿通することにより、電流路６０に流れる電流を検出できる。回路等と共に基板３０に実装される磁気検出素子４０は、電流路６０で生じる磁界を測定する素子であり、例えば、磁場の中のキャリアが受けるローレンツ力により生じるホール効果を利用した半導体ホール素子やアモルファス磁性体による磁気インピーダンス効果を利用した磁気インピーダンス素子、等である。電流センサ１０は、基板３０に実装された増幅回路等を介して、磁気検出素子４０で検出された磁界に比例した値の電圧値を出力する。磁気シールドコア５０は、略薄板形状を成し、例えば、パーマロイやケイ素鋼板などの高透磁率の材料からなる。電流路６０は、交流電流等が流れる平板状に形成されたバスバや導体などである。

【0022】

本発明の電流センサ１０は、三相交流に設置されるため、以下の構成を成している。

【0023】

電流路６０は、三相交流用（図面右側からＵ相、Ｖ相、Ｗ相）の３本から成り、この電流路６０に流れる電流を検出するための磁気検出素子４０も電流路６０の各相に配置されている。また、各磁気検出素子４０は、１枚の基板３０上に一体で実装されている。各磁気検出素子４０に対応して、磁気シールドコア５０が磁気検出素子４０と電流路６０とをそれぞれ取り囲むように配置されている。各電流路６０は、ハウジング２０とカバー２１に設けられたそれぞれの貫通孔２２内に配置される。本発明の一実施形態において、電流路６０は、磁気検出素子４０と磁気シールドコア５０との間に配置される（図３及び図４参照）。

【0024】

基板３０に実装される磁気検出素子４０は、貫通孔２２の中心部に位置づけられるようにハウジング２０内に収納保持される。この結果、磁気検出素子４０は、貫通孔２２を挿通する電流路６０の中心部に配置されることになる。各磁気シールドコア５０は、ハウジング２０内に収納されることで、ハウジング２０の貫通孔２２を取り囲むように配置される。

【0025】

図３及び図４に示すように、磁気シールドコア５０は、電流路６０を周回するコア部５１を有している。このコア部５１は、磁気検出素子４０側の一部を切り欠くことで形成されたギャップ部５２と、ギャップ部５２の両側にそれぞれ位置する、コア部５１の一部を形成する突出部５４と、を有しており、このギャップ部５２に向かって延設された突出部５４の、該ギャップ部５２に臨む端面（以下、コア部端面５１ａと称する。）の間に磁気検出素子４０が配置される。ギャップ部５２の間隔Ｇは、突出部５４の突出長さ寸法Ｑを適宜変更することにより調整することができる。尚、突出部５４の突出長さ寸法Ｑとは、後述するシールド部５３の内面からコア部端面５１ａまでの長さを指す。この磁気検出素子４０は、ギャップ部５２に配置するのが好ましいが、ギャップ部５２に対して、電流路６０に近接する方向または電流路６０から離間する方向に多少ずらして配置しても良い。

【0026】

また、磁気シールドコア５０は、コア部５１から電流路６０が位置する内側とは反対の外側に向けて延びる二つのシールド部５３を有している。これらのシールド部５３は、互いに平行に配置されており、これらのシールド部５３の間に磁気検出素子４０が配置される。上述した構成を有する磁気シールドコア５０は、顆粒状のフェライトが型によって成形され、焼き固められ、さらに切削機などの加工装置によって整形されることにより形成される。コア部５１、ギャップ部５２及びシールド部５３は、型による成形または加工装置による整形によって形作られる。

【0027】

ここで、電流路を周回する磁気シールドコア（図１０参照）において、電流路に大電流（例えば、６００Ａ）を流した場合、電流路から放射される磁束がギャップ部で収束しきれず、磁気飽和状態が生じ、電流センサが測定する電流値と実際の電流値との関係が線形性を保てないことがある。

【0028】

この場合の対策として、コア部の幅を大きくしたり、ギャップ部の間隔を大きくしてコア部が収束する磁束密度を低下させることが考えられるが、コア部の幅を大きくすると磁気シールドコアの大型化を招き、また、ギャップ部の間隔を大きくすると、外部からの磁界ノイズの影響を受け易くなる。

【0029】

また、コ字状の磁気シールドコア（図１１参照）では、電流路を流れる電流が電流路の幅方向の両側に集中し、磁気検出素子が検出する磁束が、電流路の両サイドを流れる電流が発生源となって放射されたものが支配的になる。このため、その発生源と磁気検出素子との距離が離れると、その発生源から放射された磁界と、磁気検出素子に到達した磁界とに位相差が生じ、応答性の低下を招く。

【0030】

これに対して、第１実施形態に係る図２の電流センサ１０では、磁気シールドコア５０のコア部５１に二つのシールド部５３を設けている。これにより、ギャップ部５２の間隔Ｇを拡大することによってコア部５１の磁気飽和の影響を抑制しても外部からの磁界ノイズの影響を受けにくい。また、電流路６０がコア部５１によって周回され、電流路６０を流れる電流が電流路６０の断面に均一に分布するため、応答性の低下を招くこともない。

【0031】

つまり、コア部５１の磁気飽和を抑制するためにコア部５１の大型化または磁界ノイズの引き込みを誘因することなく、高速応答性を実現することができる。

【0032】

図５は、シールド部５３の長さ寸法Ｌ（Ｌ寸法）と耐外部磁界性である外部磁界減衰率（減衰率＝（内部磁界／外部磁界）×１００）との関係を示している。

【0033】

図５に示すように、シールド部５３の長さ寸法Ｌは、耐外部磁界性に影響する。したがって、磁気シールドコア５０のシールド部５３の長さ寸法Ｌは、この耐外部磁界性との関係から容易に設定することができる。つまり、シールド部５３の長さ寸法Ｌと外部磁界減衰率との関係に基づいて、狙いとする外部磁界減衰率からシールド部５３の長さ寸法Ｌを容易に設定することができる。

【0034】

ここで、磁気検出素子４０の出力は、増幅回路等によって所定の増幅率で増幅され、狙いとする入出力特性を得ている。しかし、要求される電流の測定レンジは、使用するアプリケーション毎に異なる。出力のダイナミックレンジ（出力電圧の下限値から上限値）は、各アプリケーションで共通であるため、測定レンジ毎に増幅回路等の増幅率を変更する必要がある。つまり、電流センサ１０では、一般的に、測定レンジ毎（アプリケーション毎）に、増幅率を決めるための回路部品を変更しなければならない。

【0035】

しかし、本実施形態に係る電流センサでは、コア部５１にギャップ部５２を設け、ギャップ部５２に磁気検出素子４０を配置した構造において、突出部５４の突出長さ寸法Ｑを変更してギャップ部５２の間隔Ｇを調整することで、増幅回路等の増幅率を変更することなく、容易に測定する電流の測定レンジを調整することが可能である。そして、突出部５４の突出長さ寸法Ｑを変更してギャップ部５２の間隔Ｇを調整することで、各測定レンジにおいても、磁気検出素子４０に発生する磁界を共通化させることが可能である。

【0036】

このように、電流路６０に電流を通電することで磁気検出素子４０に発生する磁界は、ギャップ部５２の間隔Ｇにより変化する。したがって、測定レンジに応じて、突出部５４の突出長さ寸法Ｑを変更してギャップ部５２の間隔Ｇを調整することで、異なる電流値においても、発生する磁界を同一にすることが可能となる。

【0037】

図６は、電流路６０に３００Ａ及び６００Ａの電流を流した際のギャップ部５２の間隔（ギャップ寸法）Ｇと発生磁界（磁気検出素子における磁束密度）との関係を示している。

【0038】

図６に示すように、磁気検出素子４０における磁束密度である発生磁界は、ギャップ部５２の間隔Ｇが大きくなると小さくなるという関係がある。

【0039】

例えば、測定レンジ３００Ａでは、ギャップ部５２の間隔Ｇを５ｍｍとし、測定レンジ６００Ａでは、ギャップ部５２の間隔Ｇを９．８ｍｍとすることで、同一の発生磁界（磁束密度）６０ｍＴを得ることができる。

【0040】

しがたって、測定レンジを小さくする場合は、図７（ａ）のように、突出部５４の突出長さ寸法Ｑを長く設定してギャップ部５２の間隔Ｇを狭くし、測定レンジを大きくする場合は、図７（ｂ）のように、突出部５４の突出長さ寸法Ｑを短く設定してギャップ部５２の間隔Ｇを広くすることで、各測定レンジの最大電流通電時における磁気検出素子４０に発生する磁界を同一にすることができる。

【0041】

これにより、全測定レンジにおいて増幅回路等での増幅率を共通化して信号処理回路の回路部品の共通化を図ることができ、電流センサ１０を容易に製造して安価に提供することができる。

【0042】

なお、シールド部５３のない磁気シールドコア（図１０参照）の場合、ギャップ部の間隔を広げると、耐外部磁界性が低下するが、本実施形態に係る磁気シールドコア５０では、シールド部５３を備えているので、ギャップ部５２の間隔Ｇの拡大による耐外部磁界性の低下を極力抑えることができる。

【0043】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る電流センサについて説明する。
なお、第１実施形態と同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。

【0044】

図８に示すように、第２実施形態に係る電流センサ１０を構成する磁気シールドコア５０は、内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとを有している。

【0045】

内側シールド５０ａは、電流路６０を周回する環状に形成されている。そして、この内側シールド５０ａの磁気検出素子４０側に、一部を切り欠くことでギャップ部５２が形成され、ギャップ部５２の両側にそれぞれ位置する突出部５４が形成されている。

【0046】

外側シールド５０ｂは、略コ字状に形成されており、内側シールド５０ａの外周に沿うように配置されて内側シールド５０ａとともにコア部５１を構成し、両端部分が、コア部５１から電流路６０が位置する内側とは反対の外側に向けて延びるシールド部５３とされている。

【0047】

このように、別体である内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとから構成した磁気シールドコア５０を備える第２実施形態に係る電流センサ１０の場合も、外側シールド５０ｂのシールド部５３を備えているので、ギャップ部５２の間隔Ｇを拡大することによってコア部５１の磁気飽和の影響を抑制しても外部からの磁界ノイズの影響を受けにくく、また、電流路６０がコア部５１によって周回され、電流路６０を流れる電流が電流路６０の断面に均一に分布するため、応答性の低下を招くこともない。

【0048】

つまり、コア部５１の磁気飽和を抑制するためにコア部５１の大型化または磁界ノイズの引き込みを誘因することなく、高速応答性を実現することができる。

【0049】

特に、第２実施形態に係る電流センサでは、別体の内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとから磁気シールドコア５０を構成することで、それぞれの形状の簡略化を図り、プレス成形等によって安価に製造が可能となる。また、外側シールド５０ｂは、主な機能が外部磁界遮蔽であるため、内側シールド５０ａに対して薄型化が可能であり、よって、磁気シールドコア５０の小型・軽量化及び低コスト化も実現できる。

【0050】

しかも、第２実施形態では、磁気シールドコア５０が、内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとが重ね合わされる底部及び両側部が厚くなるため、コア部５１で収束する単位面積当たりの磁束である磁束密度を低下させることができる。

【0051】

なお、内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとの底部及び両側部での重ね合わせ部分は、必ずしも全面が接触している必要はないが、全面が接触していれば、コア部５１での磁気飽和の発生をより抑制することができる。

【0052】

また、内側シールド５０ａ及び外側シールド５０ｂの２部品からなる磁気シールドコア５０では、コア部５１における内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとの重ね合わせ部分の板厚の厚みｄを、電流路６０に流す電流量に応じて調整することで、電流路６０に大電流が流れたとしても磁気飽和の発生を抑制して良好な電流の測定が可能である。

【0053】

図９は、コア部５１の最大厚み部分の厚みｄごとの電流量とコア部５１（シールド板内）の最大磁束密度との関係を示すものである。なお、図９では、突出部５４の突出長さ寸法Ｑが４ｍｍ及び３ｍｍの磁気シールドコア５０の値を示している。

【0054】

図９に示すように、磁気シールドコア５０のコア部５１における板厚の厚みｄが大きいと磁束密度が低下する。

【0055】

このことから、大電流（例えば、６００Ａ）に対応させるためには、磁気シールドコア５０における内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとの重ね合わせ部分の板厚の厚みｄを磁気飽和しない最適値（例えば、２ｍｍ以上）とすれば良いことがわかる。

【0056】

このように、内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとの重ね合わせ部分の厚みｄを、電流路６０に流される電流とコア部５１における最大磁束密度との関係に基づいて容易に設定することができる。

【0057】

以上、説明したように、第２実施形態に係る電流センサは、内側シールド５０ａと外側シールド５０ｂとの２部品構造であり、内側シールド５０ａは、高速応答及び電流路６０に電流を流した際の磁気検出素子４０に与える磁界を増強する効果がある。

【0058】

ここで、電流路６０に流れる交流の電流の周波数及び電流値が高くなると、発生した磁束密度及び変動率も高くなる。電流路６０では、この激しく変動する交流磁界の中心に位置するため、電磁誘導の原理によって、この磁界の変動を阻止しようと電流路６０の表面及び内部に渦電流が発生する。さらに、周波数や電流値が高くなれば、より高い対抗磁束を放出するため、電流路６０の内部の渦電流は段々表面へ集中していき、電流密度の分布は不均一になる。

【0059】

これに対して、内側シールド５０ａを備える磁気シールドコア５０では、コア部５１から漏れ出す磁束が渦電流に伴う磁束と打ち消されることで、渦電流が抑制され、電流路６０の断面の電流密度が均一になる。また、電流のオフセット時に、磁気検出素子４０の残留磁束も解消することができるため、磁気回路による遅延が解消され、磁気検出素子４０は中心に置いても高速な応答特性を得られる。また、コア部５１の板厚ｄ、ギャップ部５２の間隔Ｇ、コア部５１の奥行き寸法Ｗの３つを最大電流値に対して最適化することで、磁気飽和することなく大電流を検出することができる。また、ギャップ部５２の間隔Ｇ、コア部５１の奥行き寸法Ｗを調整することで、磁気検出素子４０に与える磁束密度を、最大電流値が大きくても小さくても同じ位に合わせることが可能である。

【0060】

また、磁気シールドコア５０は、外側シールド５０ｂが外部磁界に対して高い遮蔽効果を発揮する。したがって、例えば、ギャップ部の間隔が大きく、コア部が磁気検出素子を覆うことで外部磁界を遮断する構造と比較し、外側シールド５０ｂによって、磁気検出素子４０に外部から与える磁束を確実に遮蔽することができる。

【0061】

このように、第２実施形態に係る電流センサでは、位相ずれを解消して高速応答性を得ることができ、板厚の厚みｄ、ギャップ部５２の間隔Ｇ及びコア部５１の奥行き寸法Ｗを調整することで大電流検出ができ、さらには、外側シールド５０ｂのシールド部５３によってあらゆる方向からの強磁界を遮蔽して磁気検出素子４０への影響を殆ど与えないという良好な耐外部磁界性を得ることができる。

【0062】

また、一般的に磁気シールドコアは、薄肉の磁性材を積層して接着したコア部の一部を切断してギャップ部を形成し、その後、磁気焼鈍するため、加工費が高くなる。したがって、磁気シールドコアを３個用いる３相交流の電流センサでは、コストが嵩んでしまう。

【0063】

これに対して、第２実施形態に係る電流センサでは、製造が容易なプレス加工等で磁気材料を曲げ、その後、磁気焼鈍するだけで磁気シールドコア５０を製造することができ、しかも、小型・軽量化も図ることができるので、加工費を大幅に低減させることができる。これにより、磁気シールドコアを３個用いる３相交流の電流センサのコストも抑えることができる。

【0064】

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

【符号の説明】

【0065】

１０ 電流センサ
４０ 磁気検出素子
５０ 磁気シールドコア
５０ａ 内側シールド
５０ｂ 外側シールド
５１ コア部
５２ ギャップ部
５３ シールド部
６０ 電流路
ｄ 厚み
Ｇ 間隔
Ｌ 長さ寸法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】